TC4粉末选区激光熔化基础烧结工艺仿真与试验研究

选区激光熔化是由线及面、再由面及体的逐行、逐层增材制造技术,作为其成型工艺基础的激光对粉末线扫描熔化的熔道形貌及尺度,对三维结构的成型和质量有着直接影响。为此,建立了TC4粉末在激光作用下的粉末熔化、熔体流动和熔道冷却的全过程仿真模型,以进行基础工艺参数优化;并与成型试验相结合,在粉层厚度分别为25、40和55μm,进一步优化得到的成型工艺的激光线能量密度范围分别为0.060~0.115、0.110~0.182和0.210~0.252 J/mm时,能够稳定地获得熔宽均匀的熔道;在其基础上,以优化的单熔道工艺参数实现了高度为1.7 mm、壁厚为118μm的薄壁结构三维成型,为利用SLM技术进行薄壁类结构的成型提供了基础。

基于熔结表面的钛合金粉末选区激光熔化试验研究

选区激光熔化中逐行逐层扫描粉末成形的熔道以及熔结表面在很大程度上影响制件质量。从选区激光熔化的工艺原理出发,得到单行扫描优化的线能量密度范围,进一步结合平均重熔率对多行扫描熔道搭接的介观表面形貌进行分析,结果表明,线能量密度在0.070~0.217 J/mm时,熔道相对连续、线宽相对均匀;多行扫描的平均重熔率过小会造成较大表面高度差,过大会产生裂纹,平均重熔率为18%~50%时能得到较为平整的熔结表面。

Ti6Al4V粉末选区激光熔化的基础实验研究

选区激光熔化是通过激光扫描粉末使其熔化并重新凝固、以逐层叠加的方式来完成零件直接制造的技术。从Ti6Al4V粉末单层烧结试验出发,基于工艺参数优化,得到了Ti6Al4V粉末选区激光熔化的线能量密度指导性区间;以此为基础进行多层烧结,通过试样断面SEM图像得到了其内部结构,并结合金相、力学性能测试进行了综合分析。结果表明,线能量密度为0.35~0.55 J/mm时试样具有较好的力学性能,弯曲强度为1 111~1 179 MPa,硬度为220~305 HBW;最后,在优化的工艺参数下实现了三维成形烧结。